Conservation de l'énergie mécanique
Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques - Physique-Chimie Spécialité
Exercice 1 : Vocabulaire - Énergie (mécanique, cinétique, potentielle), forces (conservative/non conservative, resistante/motrice), travail
Exercice 2 : Calculer la vitesse d'arrivée au sol d'une balle de tennis lancée verticalement (données : m, altitude, v_initiale, W frottement)
Une balle de tennis de masse \(53 g\) est lancée de haut en bas depuis un point d’altitude \(y_a = 5,2 \times 10^{1} cm\) avec une vitesse \(5,0 \times 10^{-1} m\mathord{\cdot}s^{-1}\).
On rappelle que la valeur de l'accélération normale de la pesanteur est : \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \)
On donnera le résultat en \( m / s \), avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 3 : Utiliser la conservation de l'E_m pour étudier un saut à la perche (m, v_initiale ou hauteur passée)
Lors du saut à la perche, un perchiste doit prendre une course d’élan pour sauter le plus haut possible.
Quand il plante sa perche à l’issue de sa course, il transfert son énergie cinétique à la perche sous forme d’énergie potentielle élastique.
Celle-ci est ensuite restituée au cours de son ascension sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
On s’intéresse à un perchiste de masse \(64,0 kg\) dont la vitesse en fin de course est de \(30,0 km/h\).
On rappelle que la valeur de l'accélération normale de la pesanteur est : \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2}\)
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On assimile le perchiste à son centre de gravité.
On estime qu’il se situe à \(1,1m\) du sol à la fin de sa course et à la hauteur de la barre au moment où il la franchit.
On considère que la totalité de l’énergie cinétique est transférée sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat en \(m/s\) avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 4 : Calculer avec l'E_méca la vitesse d'arrivée d'une moto sautant un tremplin (v_initi, alpha, portée saut)
Un sportif intrépide tente de battre le record de saut en longueur à moto.
L’axe \( Ox \) est le niveau de référence des énergies potentielles de pesanteur.
- Intensité de la pesanteur : \( g = 9,8 m\mathord{\cdot}s^{-2} \)
- Masse du système : \( m = 202 kg \)
- \( AB = 54 m \)
Soit un tremplin incliné d’un angle \( \alpha = 28° \) par rapport à l'axe \( Ox \).
On considère que le motard parcourt le tremplin \( AB \) avec une vitesse de valeur constante égale à \( 156 km/h \).
Au point \( B \) il s'envole pour un saut d’une portée \( BC = 130 m \).
Entre \( B \) et \( C \), toute force autre que le poids est supposée négligeable.
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs, en \( km / h \) et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Calculer avec l'E_méca des vitesses et des altitudes d'un wagon de montagne russe (v_initiale, h_initiale, % de pertes thermiques)
Le rail exerce des forces de friction durant le mouvement.
L’origine de l’énergie potentielle de pesanteur est prise au niveau du sol au point \( B \).
On considère que l'intensité de pesanteur vaut \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \) et que les frottements ne sont pas négligeables. On utilisera les valeurs exactes pour faire le calcul, qu'on arrondira au dernier moment.
Calculer l'énergie potentielle de pesanteur au départ du wagon au point \( A \).
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
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